Стабилизатор двухполярного напряжения с защитой

 

СТАБИЛИЗАТОР ДВУХПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий в плюсовой шине первый регулирующий транзистор м-р-и-типа и первый ограничитель тока, в минусовой шине второй регулирующий транзистор р-п-р -типа и второй ограничитель тока, первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, соединенные последовательно и включенные мезяду плюсовым выходным вьтодом и общей шиной, первый усилитель обратной связи, соединенный первым входом со средней точкой первого -делителя напряжения, вторым - с общей шиной, а выходом - с базой первого регулирующего транзистора, второй усилитель обратной связи, выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора, один вход - с общей шиной, а другой со средней точкой второго делителя напряжения, включенного меяэду плюсовым и минусовым выходными выводами, второй ограничитель тока состоит из измерительного резистора , включенного между эмиттером второго регулирующего транзистора и минусовым выходным вьfвoдoм, и из защитного транзистора P-h-P -типа. эмиттер которого подключен к выходному отрицательному выводу, а коллектор - к базе второго регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его в работе путем улучшения точности отслеживания пропорциональности выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов, введены во второй ограничитель тока первый транзистор Р-И-Р -типа, база которого соединена с эмиттером второго регулирующего транзистора , а эмиттер - с базой запретного транзистора, второй транзистор ; (Л и -Р- и -типа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора, а база - с колг лектором первого транзистора, тий транзистор p-h-P -типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с коллектором второго транзистора , четвертый транзистор со P-h-p -типа, соединенный эмиттером о эо с коллектором третьего транзистора, а коллектором - с точкой соединения 4i первого делителя и источника опорного напряжения, вспомогательный усилитель, выход которого соединен с базой четвертоготранзистора, первый вспомогательный делитель напряжения, включенный между Общей шиной и точкой соединения первого делителя напряжения с источником опорного напряжения, средняя точка которого соединена с одним из входов вспомогательного усилителя, другой вход которого соединен со средней точкой второго вспомогательно

союз советских социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 А

З(51) G 05 F 1/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудАРственкый комитет ссср

ll0 делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3580472/24-07 (22) 28.01.83 (46) 23.12. 84. Бюл. N - 47 (72) М.И. Кукушкин, В.З. Оржуховский и 3.Н. Иишустина (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 345572, кл. Н 02 Н 7/12, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 721810, кл. С 05 F 1/58, 1980. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ДВУХПОЛЯРНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий в плюсовой шине первый регулирующий транзистор n --p-n -типа и первый ограничитель тока, в минусовой шине— второй регулирующий транзистор р -n -P -типа и второй ограничитель тока, первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, соединенные последовательно и включенные между плюсовым выходным выводом и общей шиной, первый усилитель обратной связи, соединенный первым входом со средней точкой первого

-делителя напряжения, вторым — с общей шиной, а выходом — с базой первого регулирующего транзистора, второй усилитель обратной связи, выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора, один вход — с общей шиной, а другой— со средней точкой второго делителя напряжения, включенного между плюсовым и минусовым выходными выводами, при ем второй ограничитель тока состоит из измерительного резистора, включенного между эмиттером второго регулирующего транзистора и минусовым выходным вь|водом, и из защитного транзистора P-h-P -типа, эмиттер которого подкпючен к выходному-отрицательному выводу, а коллектор — к базе второго регулирующего транзистора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности его в работе путем улучшения точности отслеживания пропорциональности выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов, введены во второй ограничитель тока первый транзистор Р -И -Р -типа, база которого соединена с эмиттером второго регулирующего транзистора, а эмиттер — с базой защитного транзистора, второй транзистор и-р- и -типа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора, а база — с кол". лектором первого транзистора, тре тий транзистор р-))-P -типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база — с коллектором второго транзистора, четвертый транзистор

p --))-P -типа, соединенный эмиттером с коллектором третьего транзистора, а коллектором — с точкой соединения первого делителя и источника опорно!-го напряжения, вспомогательный усилитель, выход которого соединен с базой четвертого транзистора, первый вспомогательный делитель напряжения, включенный между общей шиной и точкой соединения первого делителя напряжения с источником опорного напряжения, средняя .точка которого соединена с одним иэ входов вспомогательного усилителя, другой вход которого соединен со средней точкой второго вспомогательного делителя напряжения, включенного между общей шиной и минусовым выходным выводом, а выводы питания

1130849 усилителей подключены к всЗтомогательному двухполярному источнику напряжения.!

Изобретение относится к электро" технике, в частности к регуляторам напряжения постоянного тока..

Известны стабилизаторы двухполярного напряжения, в которых один канал стабилизатора является ведущим, а второй канал обеспечивает отслеживание абсолютной величины напряжения первого канала и имеет на выходе напряжение противополож- 1О ной полярности П)и(21.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор двухполярного напряжения с защитой, содержащий в плю- 1S совой шине первый регулирующий транзистор 5 -p -h -типа и ограничитель тока, в минусовой шине - второй регулирующий транзистор и ограничитель тока, между плюсовым .выводом и об- 26 щей шиной включены последовательно соединенные первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, причем средняя точка делителя подключена к инвертирующему 2s входу первого усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход . соединен с базой регулирующего транзистора, второй делитель напря- щ жения, включенный между разнопоЛярными выводами стабилизатора, средняя точка которого соединена с инвертирующим входом второго усилителя обратной связи, неинвертирую- 35 щий вход которого соединен с общей шиной, а выход с базой регулирующе- го транзистора минусового канала, питание -усилителей обратной связи осуществляется от выходных разно- 4Ь полярных выводов стабилизатора, а также содержит два транзистора противоположного типа проводимости, коллекторы которых соединены с базами регулирующих транзисторов, 45 эмиттеры объединены и соединены с общей шиной, а базы объединены и подключены к средней точке второго делителя напряжения f 21.

Недостатком известного стабилизатора является низкая точность отслеживания пропорциональности иэ1менения выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов.

Цель изобретения — повышение эффективности работы стабилизатора путем улучшения точности отслеживания пропорциональности выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного иэ каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в.стабилиэатор двухполяр-. ного напряжения, содержащий в плюсовой шине первый регулирующий транзистор и -р-и -типа и первый ограничитель тока, в минусовой шиневторой регулирующий транзистор р-И-P -типа и второй ограничитель тока, первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, соединенные последовательно и включенные между плюсовым выходньач выводом и общей шиной, первый усилитель обратной связи, соединенный первым входом со средней точкой первого делителя напряжения, вторьв — с общей шиной, а выходом — с базой первого регулирующего транзистора, второй усилитель обратной связи. выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора, один вход - с общей шиной, а другой — co средней точкой второго делителя напряжения, включенного между плюсовым и минусовым выходными выводами, причем второй ограничитель тока состоит из измерительного резистора, включенного между эмиттером второго регулирующего транзистора и минусовым выходным выводом, и из защитного транзистора p-и-р -типа, эмиттер которого подключен к выходному минусовому

13084 9

О

50

3 1 выводу, а коллектор — к базе второго регулирующего транзистора, введены во второй ограничитель тока первый транзистор Р-H-Р -типа, база которого соединена с эмитте,ром второго регулирующего транзисто- . ра, а эмиттер с базой — защитного транзистора, второй транзистор h-p-Hтипа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора, а база — с коллектором первого транзистора, третий транзистор P-H-P -типа, эмиттер которого соединен с общей шчной . а баэа— с коллектором второго транзистора, четвертый транзистор Р-И-Р --типа, соединенный эмиттером с коллектором третьего транзистора, а коллектором — с точкой соединения первого делителя и источника опорного напряжения, вспомогательный усилитель, выход которого соединен с базой четвертого транзистора, первый вспомогательный делитель напряжения, включенный между общей шиной и .точкой соединения первого делителя напряжения с источником опорного напряжения, средняя точка которого соединена с одним из входов вспомогательного усилителя, другой вход, .которого соединен со средней точкой второго вспомогательного делителя напряжения, включенного между общей шиной и минусовым выходным выводом, а выводы питания усилите-. лей подключены к вспомогательному двухполярному источнику напряжения.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора двухполярного напряжения с защитой.

Стабилизатор двухполярного напряжения с защитой содержит в плюсо- вой шине первый регулирующий транзистор 1 И-pЪ -типа и первый ограничитель 2 тока, в минусовой шине— второй регулирующий транзистор 3

Р-H-Р -типа и второй ограничитель тока, состоящий из измерительного резистора 4, включенного между эмит- тером второго регулирующего транзистора 3 и минусовым выходным выводом защитного транзистора 5

Р-H-P -типа, эмиттер которого соединен с минусовым выходным выводом,а коллектор с базой второго регулирующего транзистора 3, последовательно соединенные первый делитель

6 напряжения и источник 7 опорного

45 напряжения, включенные между плюсовым выходным выводом и общей шиной, первый усилитель 8 обратной связи, соединенный одним входом со средней точкой первого делителя 6 напряжения, вторым входом с общей шиной, а .выход с базой первбго регулирующего транзистора 1, второй усилитель 9 обратной связи, выход которого соединен с базой второго регу- лирующего транзистора 3. один вхоц— с общей шиной, второй делитель 10 напряжения, включенный между раз:полярными выходными выводами, средняя точка делителя 1О соединена с другим входом второго усилителя 9 обратной связи, питание которого, как и первого усилителя обратной связи, осуществляется от вспомогательного двухполярного источника напряжения.

Второй ограничитель тока содержит первый транзистор 11 Р-H-Р -типа, база которого соединена с эмиттером второго регулирующего транзистора 3 ° а эмиттер — с базой защитного транзистора 5, второй транзистор 12

H p H -типа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора 3. а база - с коллектором первого транзистора 11, третий транзистор 13 p -h-Р"типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база — с коллектором второго транзистора 12, четвертый транзистор 14 Р-И-Р -типа, соединенный эмиттером с коллектором третьего транзистора 13, а коллектором с точ-. кой соединения первого делителя 6 и источника 7 опорного напряжения ° вспомогательный усилитель 15, выход которого соединен с базой транзистора 14, а питание усилителя 15 осуществляется от вспомогательного двухполярного источника напряжения,, первый дополнительный делитель 16 напряжения, включенный между общей шиной и точкой соединения первого делителя 6 напряжения и источником

7 опорного напряжения, средняя точка делителя 16 соединена с одним из входов усипителя 15, второй .вспо-, могательный делитель 17 напряжения,, включенный между общей шиной и минусовым выходньи выводом, средняя точка которого соединена с вторым входом усилителя 15.

1130849 Стабилизатор работает следующим образом.

До момента срабатывания ограничителей тока плюсового или минусового канала стабилизатор находится в режиме стабилизации выходных напряжений, причем плюсовой канал осуществляет стабилизацию напряжения относительно напряжения источника 7 опорного напряжения, а минусовой канал осуществляет стабилизацию выходного напряжения относительно величины напряжения плюсового канала.

При этом

Uî„ К6 где Ко — коэффициент деления .напряжения делителя 6;

U — напряжение источника 7 опорного напряжения,,(+U b))| )- напряжение плюсового канала.

В случае срабатывания первого ограничителя 2 тока при превышении нагрузкой максимального допустимого значения тока плюсовой канал стабилизатора переходит в режим токоограничения, и величина напряжения на его выходе определяется величи" ной сопротивления нагрузки. При этом минусовой канал, не выходя из режима стабилизации выходного напряжения, отслеживает изменение . напряжения плюсового канала, что обеспечивает высокую точность отслеживания. В случае срабатывания второго ограничителя тока в минусовом канале при превышении нагрузкой максимального допустимого значения тока открываются первый транзистор

11 и защитный транзистор 5 за счет увеличения падейия напряжения на измерительном резисторе, которое прикладывается к последовательно и соответственно соединенным базаэмиттерным переходам этих транзис— торов ° .Защитный транзистор 5 начинает шунтировать база-эмиттерный переход второго регулирующего транзистора 3, переводя минусовой канал в режим стабилизации тока, когда напряжение на выходе канала определяется величиной сопротивления нагрузки. Коллекторным током первого транзистора 1 1 открывается транзистор 12, который своим током открывает соответственно третий транзис" тор 13, переводя его в режим насы щения.

Схема соединения первого 11, второго 12 и третьего 13 транзисторов представляет собой трехкаскадный усилитель с непосредственными связями, обладающий большим коэффициентом усиления, что обеспечивает высокую чувствительность определения момента срабатывания второго ограничителя тока. Изменение напряжения на выходе минусового канала через второй вспомогательный делитель 17, поданное на один вход усилителя 15, вызывает появление управляющего напряжения на базе транзистора 14, который своим эмиттером через насыщенный третий транзистор 13 подключен к общей шине и начинает шунтировать источник 7 опорного напряжения „ уменьшая его абсолютное значение напряжения, пропорционально изменению напряжения минусового канала. Пропорциональность изменения напряжения достигается за счет наличия напряжения обратной связи на другом входе

: усилителя 15, снимаемого с первого делителя 1,6 напряжения. При этом происходит пропорциональное изменение напряжения плюсового канала, который находится в режиме стабилизации напряжения относительно величи ны напряжения источника 7 опорного напряжения. Напряжение на источнике

7 опорного напряжения изменяется в соответствии с выражением ода К 7 16 (ьых где К вЂ” коэффициент деления второго дополнительного дели40 теля 17

К„ — коэффициент деления первого дополнительного делителя 16,, (-Пь „,) — напряжение минусового ка45 нала.

Учитывая выражение, связывающее величину напряжения плюсового канала с величиной напряжения источника 7 опорного напряжения, получают напБО ряжение в плюсовом канале, равное (+u,„„) - к„/У, Г„<-v„;„);

Условие равенства по абсолютной величине, напряжений в каналах имеет

55 вид

К /К. К„ чем обеспечивается высокая точность отслеживания, 11 30849

Составитель В. Есин

Редактор P. Цицика Техред И.Асталош

Корректор О. Билак

Заказ 9610/35 Гираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4